Chiller atau mesin refrigerasi adalah peralatan yang biasanya menghasilkan media pendingin utama untuk bangunan gedung, dengan mengkonsumsi energi secara langsung berupa energi listrik, termal atau mekanis, untuk menghasilkan air dingin (chilled water) dan membuang kalor ke udara (atmosfir) melalui menara pendingin (cooling tower) atau kondensor. Mesin utama dari sebuah chiller adalah kompresor. Fungsi Chiller dalam sistem tata udara adalah mendinginkan media air, dimana air disinggungkan pada bagian evaporator chiller. Air kemudian dialirkan ke AHU (Air Handling Unit) untuk diambil dinginnya dan dihembuskan ke ruangan. Pada Chiller terdapat beberapa parameter yang menunjukkan unjuk kerjanya, antara lain; suhu air masuk (inlet) ke evaporator dan suhu air keluar (outlet) dari evaporator, tekanan discharge, serta tekanan suction. Dengan pembacaan suhu inlet dan outlet maka dapat ketahui kapasitas atau kemampuan chiller untuk mendinginkan air.
Adapun komponen dari chiller ini tidak jauh berbeda dengan komponen siklus refigerasi yang terjadi pada AC langsung. Komponen komponen tersebut adalah, sebagai berikut:
a. Kompresor
Gambar 2.31 Kompresor Sumber: google images
Merupakan alat yang paling Vital dalam sebuah rangkaian Chilller dimana kompresor merupakan alat yang berfungsi sebagai sarana untuk mensirkulasi gas freon ke kondensor dan sebaliknya dimana sirkulasi tersebut terdapat proses gas freon dari liquid menjadi gas dan sebaliknya sehingga mendapatkan pengembunan yang cukup dan itulah disebut proses pendinginan.
b. Kondensor
Di dalam kondenser terjadi proses pekepasan kalor dari gas refrigerant ke medium pendingin kondenser (air), sehingga refrigerant mengalami perubahan fase dari fase gas ke fase cair sedangkan temperatur air pendingin setelah keluar kondenser naik.
c. Evaporator
Refrigerant cair dari kondenser mengalir masuk ke cooler (evaporator) setelah mengalami ekspansi di katup ekspansi. Pada waktu masuk cooler temperatur dan tekanan refrigerant turun dalam fasa campuran.
Gambar 2.32 Kondensor Sumber: google images
Kemudian refrigerant menguap pada temperatur rendah sambil menyerap kalor dari air dingin, fasa refrigerant seluruhnya menjadi uap dan dihisap kembali kedalam kompresor.
d. Katup Ekspansi
Refrigerant yang kelur dari kondenser dalam keadaan fasa cair dengan temperatur dan tekanan yang tinggi. Pada saat masuk kedalam katup ekspansi terjadi proses penurunan tekanan refrigerant sehingga refrigerant dapat menguap (sambil menyerap kalor) pada temperatur rendah didalam cooler.
Gambar 2.33 Evaporator Sumber: google images
Gambar 2.34 Katup Ekspansi Sumber: google images
e. Control Box
Control box merupakan suatu komponen yang digunakan untuk mengetahui dan memeriksa batasan-batasan dalam pengoperasian chiller. Di dalam control box terdapat beberapa komponen lainnya, yaitu:
a. Freeze Protection Thermostat
Sensor alat ini mendeteksi temperatur air dingin yan keluar dari cooler. Bila temperatur air dingin terlalu rendah, lebih rendah dari set point thermostat, kontroler akan
Gambar 2.35 Control Box Sumber: google images
Gambar 2.35 Control Box Sumber: google images
mematikan kompresor. Pada umumnya tempratur air dingin keluar dari cooler adalah pada rentang 4-10 oC
b. Oil Pressure Cut Off
Kontroler ini akan mematikan motor kompresor jika perbedaan antara Suction Kompresor dan Discharge Pompa Oli berada dibawah harga minimum yang aman. Pada umumnya switch kontroler akan membuka (open) jika harga differensialnya sekitar 10 psi dan kaan menutup kembal jika naik sekitar 15 psi.
c. High & Low Pressure Cut Off
High pressure switch akan mematikan motor kompresor sebelum tekanan Discharge kompresor mencapai harga setting relief valve. Low Pressure Switch akan mematikan motor kompresor sebelum tekanan cooler (evaporator) mencapai harga yang bersesuaian dengan temperatur refrigerant 32oF. sebagai contoh untuk sistem yang menggunakan R-12 akan menutup pada posisi 50 psi dan akan membuka pada 33 psi. d. Capacity Control
Fungsi dari Kontrol kapasitas ssitem adalah untu mengatur kapasitas pemompaan refrigerant dari kompresor secara otomatis yang disesuaikan dengan beban peningin yang ada. Sensor dari alat ini mendeteksi temperatur air dingin yang masuk kecooler.
Sinyal darisensor masuk ke arangkaian Kontroler. Jika tempratur air dingin berada di bawah/atas setpoint thermostat, kontroler akan mengatur bukanan selenoid valve yang selanjutnya secara sekuensial akan mengatur pembebanan dari satu atau dua set slilinder kompresor
Berdasarkan sistem pendinginannya Chiller dibagi menjadi: a. Air Cooled Chiller
Mesin refrigerasi dengan pendinginan udara (air cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan split duct AC, tetapi dalam ukuran besar. Unit mesin ini pada umumnya berada diatas atap beton dari sebuah bangunan. Komponen utama dari 1 unit ACC adalah 2 kompresor atau lebih, dengan katup ekspansi dan evaporator berada dalam unit utama, termasuk kondensornya. Evaporator mendinginkan air dan air dingin disirkulasi kesetiap tingkat melalui alat pengatur udara (air handling unit) atau disingkat AHU. Dari AHU dengan blower besar menyalurkan udara dingin, yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa aliran air dingin unit utama diatas, keruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, Atau kadangkadang dengan pipa-pipa langsung keruangan melalui alat kipas koil (Fan coil unit) atau disingkat FCU. Dalam desain gedung, bila menggunakan air cooled chiller perlu diperhatikan lokasi dan luas atap beton untuk penempatan unit-unit chillernya. Yang sering kurang diperhatikan
Gambar 2.36 Air Cooled Chiller Sumber: google images
dalam desain atap untuk air cooled chiller adalah akses untuk pemeliharaan unit tersebut. Ada kalanya terjadi perubahan desain dari water cooled chiller ke air cooled chiller, karena terutama masalah waktu instalasi ataupun keadaan air setempat.
b. Air Cooled Chiller
Mesin refrigerasi dengan pendinginan air (water cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan Mesin refrigerasi pendinginan udara (air cooled chiller) dalam distribusi udara dingin melalui AHU atau FCU. Perbedaan utamanya adalah pendinginan refrigerannya, bukan dengan udara, tetapi dengan air, dimana airnya didinginkan melalui menara air atau cooling tower. Prinsip kerja dari mesin Water chiller ini adalah mendinginkan suatu media yang menghasilkan panas dengan cara di aliri air yang dingin, sehingga melalui air ini panas bisa di redam sesuai dengan kemampuan mesin & temperature yang diharapkan. Air dingin dari mesin Water chiller ini di pompa menuju media yang di dinginkan, seperti Matras Mesin moulding, Transformator, SCR Tig Welding Dll. setelah melewati Media yang di kehendaki, air kembali menuju ke bak pendinginan untuk di dinginkan
Gambar 2.37 Water Cooled Chiller Sumber: google images
oleh evaporator. di dinginkan dalam bak oleh evaporataor, air kembali di pompa menuju media yang dikehendaki. Water chiller mulai dengan cairan dijalankan melalui kompresor, yang menyebabkan cairan untuk bepergian bersama sistem perpipaan dan menyerap panas dari sumber yang dikehendaki. Hal ini kemudian pergi ke evaporator, di mana ia berubah menjadi gas dan menyebarkan panas ke atmosfer. Kemudian berjalan melalui kondensor, yang mengubah kembali menjadi cair dan mengirimkannya kembali ke kompresor.Perangkat metering digunakan untuk mengatur aliran air dan suhu kontrol. Siklus kompresi uap dapat menangani sampai dua ratus ton cairan pada satu waktu, dan dapat mendinginkan mesin besar atau kondisioner rumah tangga tunggal udara. Mesin refrigerasi dengan pendinginan air, pada umumnya ditempatkan dalam lantai bawah (basement) suatu bangunan. Dalam desain yang perlu diperhatikan adalah ventilasi keruangan chiller harus dihitung dengan baik, agar ruangan tersebut jangan menjadi “neraka” bagi pengerjanya.
Perbedaan antara Air Cooled Chiller dan Water Cooled Chiller. 1. Air Cooled Chiller :
Efisiensi rendah
Waktu pemasangan cepat. Biaya perawatan rendah. 2. Water Cooled Chiller :
Effisiensi tinggi
Waktu pemasangan lebih lama. Biaya perawatan tinggi.
Prinsip kerja Chiller:
Siklus refrigerasi dari water chiller system secara sederhana. Air masuk kedalam cooler (evaporator) dan didinginkan oleh cairan refrigerant yang menguap pada temperatur rendah. Uap refrigerant dihisap masuk ke kompresor dan tekanannya dinaikkan sehingga dapat mencair kembali pada temperatur tinggi di kondenser. Pada proses ini temperatur
medium pendingin kondenser (air atau udara) mengalami kenaikan. Refrigerant cair tersebut kemudian mengalir ke evaporator melalui alat kontrol refrigerant (katup ekspansi) dan siklus terus berulang seperti semula.
Prinsip Kerja AC (Air Conditioner) Sentral
Untuk mengkondisikan udara gedung-gedung besar AC biasa mungkin sudah tidak efisien lagi. Dapat dibayangkan jika menggunakan AC biasa sangat banyak refrigerant yang harus digunakan. Begitu pula dengan kerja kompresornya. Oleh karena itu sering kali sistem yang digunakan adalah sistem Chiller.
Siklus Chilled Water dan Refrigerasi
Untuk mendinginkan udara dalam gedung, chiller tidak langsung mendinginkan udara melainkan mendinginkan fluida lain (biasanya air) terlebih dahulu. Setelah air tersebut dingin kemudian air dialirkan melaui AHU (Air Handling Unit). Di sinilah terjadi pendinginan udara di mana AHU (Air Handling Unit) meneruskan suhu air yang dingin ke sistem ducting dengan menghembuskan hawa dingin dari air itu sendiri. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.4.
Gambar 2.4 Chiller Operation Sumber:
http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerja-chiller-ac-sentral.html
Chiller dapat dibuat dengan prinsip siklus refrigerasi kompresi uap atau sistem absorbsi. Sistem refrigerasi yang digunakan dalam chiller tidak jauh berbeda dengan AC biasa, namun perbedaannya adalah pertukaran kalor pada sistem chiller tidak langsung mendinginkan udara melainkan mendinginkan fluida lain yaitu air.
Pada evaporator terjadi penarikan kalor. Heat Exchanger disini mungkin berupa pipa yang didalamnya terdapat pipa. Di pipa yang lebih besar mengalir air sedangkan pipa yang lebih kecil mengalir refrigeran (bagian evaporator siklus refrigerasi). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Pipa Refrigerasi Sumber:
http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerja-chiller-ac-sentral.html
Siklus Cooling Water
Seperti dijelaskan sebelumnya dalam chiller juga terdapat perangkat refrigerasi yang sistemnya terdapat bagian yang menarik kalor dan membuang kalor. Dalam hal pembuangan kalor sering kali chiller menggunakan perantara air untuk media pembuangan kalornya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.6.
Hampir sama dengan Chilled water, pertukaran kalor chiller pada kondensernya juga melalui perantara air. Air dialirkan melalui kondenser. Kondenser ini juga merupakan Heat exchanger berupa pipa yang didalamnya terdapat pipa. Pipa yang lebih besar untuk aliran air dan pipa yang lebih kecil untuk aliran refrigeran. Di Heat exchanger ini terjadi pertukaran kalor dimana kalor yang dibuang kondenser diambil oleh air. Akibatnya air yang telah melewati kondenser akan menjadi lebih hangat. Kemudian air ini dialirkan ke cooling tower untuk didinginkan dengan
Gambar 2.6 Cooling Tower Sumber:
http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerja-chiller-ac-sentral.html
udara luar. Setelah air ini menjadi lebih dingin, kemudian alirkan kembali ke kondenser untuk mengambil kalor yang dibuang kondenser. Jadi di dalam sistem Chiller yang dijelaskan diatas dapat dijadikan satu kesatuan sistem yang terdiri dari tiga buah siklus, yaitu: siklus refrigerasi (Chiller), Siklus Chilled Water, dan siklus Cooling Water. Untuk menjelaskan hal ini dapat dilihat gambar 2.7.
Gambar 2.7 Sistem Kerja AC Sentral Sumber:
http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerja-chiller-ac-sentral.html
2.1 Kelebihan dan kekurangan AC (Air Conditoner) Sentral
Dalam penggunaan benda apapun, tentunya terdapat dampak yang ditimbulkan, tidak terlepas dari penggunaan AC (Air Conditioner) sentral yang juga memiliki kelebihan dan kekurangan di dalam penggunaanya. Kelebihan dan kekurangan itu antara lain, sebagai berikut:
a. Kelebihan:
1. Kebisingan dan getaran mesin pendingin hampir tidak mempengaruhi ruangan
2. Perbaikan dan pemeliharaan lebih mudah
3. Seluruh beban pendingin semua ruangan dalam bangunan dapat dilayani oleh satu system ( unit ) saja. Sehingga lebih hemat dan efisien. b. Kekurangan:
1. Harga mula cukup tinggi
2. Biaya operasional yang cukup mahal
3. Unit sentral tidak dapat dipakai untuk rumah sakit, karena kuman- kuman dari ruangan untuk penderita penyakit menular ( melalui saluran udara balik ) dapat disebarkan ke ruangan – ruangan lain.
4. Jika satu komponen mengalami kerusakan dan sistem AC sentral tidak hidup.
5. Jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dalam merancang sebuah bangunan, tentunya kita sebagai calon arsitek masa depan harus memperhatikan sistem utilitas yang digunakan pada bangunan, yang salah satunya sistem pengkodisian udara. Saat ini penggunaan AC Sentral sebagai pengondisian udara dalam ruang sudah menjadi hal lumrah di kehidupan masyarakat terutama untuk gedung-gedung besar yang kebutuhan akan AC langsungnya tidak dapat dipenuhi. Penggunaan AC sentral memang banyak keunggulannya, akan tetapi arsitek sebagai seorang perancang, selain mementingkan kebutuhan klien akan pengkondisi udara juga harus bisa menyesuaikan dan juga harus memperhitungkan penggunaan AC Sentral tersebut dikarenakan tidak semua gedung bisa menggunakan AC Sentral seperti rumah sakit. Maka dari itu, seorang arsitek diharapkan mampu dan bisa mengembangkan kreativitasnya dalam merancang sebuah gedung.